2.网架结构(下)
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网架制作与安装网架是用于大跨度房屋屋盖的空间结构体系,其自重轻、跨度大、节约材料。
近20年来网架结构得到了快速的发展。
我国首都机场机库所采用的网架达到宽90M,长360M,是目前跨度最大的网架结构之一。
第一节网架结构的形式网架结构的形式很多,按结构的组成形式可分为:双层网架、三层网架、组合网架。
其中,双层网架是指,由上弦、下弦、和弦杆间的腹杆、组成的网架。
三层网架是指,由上弦、中弦、下弦、和弦杆之间的腹杆、所组成的网架。
组合网架是用钢筋混凝土板替代网架的上弦杆,形成由钢筋混凝土板、钢腹杆、钢下弦组成。
双层网架,按照其网格形式可分为三大类:1平面桁架体系网架这类网架由平面桁架相互交叉组成,其上、下弦杆件长度相等,杆件类型少,且,上下弦和腹杆在同一面内。
由两组分别与边界平行的平面桁架互成90o组成。
见图8-1-1。
这种网架适用于接近正方形和跨度较小的建筑屋盖。
(1)两向正交正放网架图8-1-1两向正交正放网架(2)两向正交斜放网架由两组于边界成45o角的平面桁架,互成90o交叉而成。
见图8-1-2。
比正交正放网架空间刚度大,受力均匀用钢量小。
图8-1-2两向正交斜放网架(3) 两向斜交斜放网架这种网架由两组与边界成一斜角的平面桁架斜向相交而成,其构造复杂受力性能也不好因而很少采用。
见图8-1-3。
2 四角锥体系网架这类网架由倒置四角锥,按一定规律组成。
倒置四角锥的底边为上弦杆,锥菱为腹杆,锥顶间的连杆为下弦杆,其上下弦均是矩形。
图8-1-3两向斜交斜放网架(1) 正放四角锥网架将各个倒置的四角锥底边用上弦杆相连并与边界平行或垂直,用上弦杆平行的杆件,将各锥顶连接 形成四角锥网架,这种网架各个弦杆等长,当腹杆与上、下弦平面的夹角成45o 角时,则所有腹杆长度均相等。
此类网架适用于四边支撑,屋面荷载较大时的情况。
见图8-1-4。
图8-1-4正放四角锥网架(2) 斜放四角锥网架将各个倒置四角锥,底面的角与角相连,上弦杆与边界成45o 角,下弦杆正交正放,腹杆与下弦杆在同一垂直面内,就形成斜放四角锥网架。
房屋钢结构一、填空题1.门式刚架结构通常用于跨度为 m,柱距为m,柱高为m的单层工业房屋或公共建筑。
2.门式刚架屋面的坡度宜取;挑檐长度宜为m,其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。
3.门式刚架轻型房屋的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为:纵向不大于;横向不大于 m。
超过规定则需设。
4.门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的。
5.门式刚架斜梁与柱的刚接连接,一般采用高强度螺栓-端板连接。
具体构造有、和三种形式。
6.压型钢板的板基厚度一般为mm。
7.屋面压型钢板侧向可采用、、等不同连接方式。
8.当檩条跨度(柱距)不超过m时,应优先选用实腹式檩条。
9.檩条在垂直地面的均布荷载作用下,按构件设计。
10.当檩条跨度大于m时,应在檩条跨中位置布置拉条;当檩条跨度大于m时,应在檩条跨度三分点处各布置一道拉条。
11.实腹式檩条可通过与刚架斜梁连接。
12.钢屋架中受压杆件的容许长细比为,只承受静力荷载的钢屋架中拉杆的容许长细比为。
13.钢屋架的受压杆件,其合理的截面形式,应尽量对截面的两个主轴具有。
14.梯形钢屋架节点板的厚度,是根据来选定的。
15.由两个角钢组成的T形截面杆件,为了保证两个角钢共同工作,在两角钢间每隔一定距离应设置。
16.钢屋架的轴心受拉杆件应进行和;钢屋架的轴心受压杆件应进行和。
17.梯形钢屋架的跨度大于等于m时,在下弦拼接处宜起拱,起拱高度一般为跨度的。
18.网架按跨度分类时:大跨度为 m以上;中跨度为m,小跨度为 m以下。
19.当采用钢檩条屋面体系时,网架的跨高比可选;上弦网格数可选。
L2为网架的短向跨度。
20.网架结构的容许挠度不应超过下列数值:用作屋盖时为;用作楼盖时为。
L2为网架的短向跨度。
21.网架屋面的排水坡度一般为。
22. 网架焊接空心球节点的直径D取决于、、等因素.23.网架焊接空心球节点的壁厚应根据由承载力验算公式确定,但不宜小于 mm。
空心球外径与壁厚的比值可在范围内选用,空心球壁厚与钢管最大壁厚的比值宜在 之间。
网架的分类及节点组成分析网架的概念网架和网壳总称为空间网格结构。
这种空间网格结构是由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构,它可以充分发挥三维空间的优越性,传力路径更见简捷特别适用于大跨度建筑。
由双层或多层平板形网格组成的结构称为网架结构(简称网架),由单层或双层曲面形网格结构称为网壳。
一、网架结构的组成1)第一类是由平面桁架系组成的网架结构两向正交正放网架:这是由两组平面桁架系组成的网架,桁架系在平面上的投影轴线互成90°交角,且与边界平行或垂直,所形成网格可以是矩形的,也可以是正方形的。
两向正交斜放网架:它可由梁向正交正放网架在水平面上旋转45°而得,其交角也是90°,但每片桁架不与建筑物轴线平行,而是成45°的交角,故成为两向正交斜放网架。
三向网架:比两向网架的刚度大,适合在大跨度结构中采用,其平面适用于三角形,梯形及正六边形,在圆形平面中也可采用。
2)第二类是由四角锥体组成的网架由四根上弦组成正方形锥底,锥顶位于正方形的形心下方,由正方形四角节点向锥顶连接四根腹杆即形成一个四角锥体,将各个四角锥体按一定规律连接起来,便成为四角锥体网架。
正放四角锥网架:四角锥底边分别与建筑物的轴线相平行,各个四角锥体的底边相互连接形成网架的上弦杆,连接各个四角锥体的锥顶形成下弦杆并与建筑物的轴线平行。
这种网架的上下弦杆长度相等,并相互错开半个节间。
斜放四角锥网架:这种网架是将各四角锥体的锥底角与角相连,上弦(即锥底边)与建筑物轴线成45°交角,连接锥顶而形成的下弦仍与建筑物轴线平行。
这种网架受压的上弦杆长度小于受拉的下弦杆,因而受力比较合理,每个节点交汇的杆件数量少,因此用钢量较少。
缺点:是屋面板种类较多,屋面排水坡的形成比较困难。
棋盘四角锥网架:将整个斜放四角锥网架水平转动45°角,使网架上弦与建筑物轴线平行,下弦与建筑物轴线成45°交角,即得棋盘四角锥网架。
网架施工试题及答案一、单项选择题(每题2分,共10分)1. 网架结构的施工中,以下哪项不是网架结构的特点?A. 空间受力B. 稳定性好C. 施工速度快D. 材料浪费大答案:D2. 网架施工中,通常采用哪种连接方式?A. 焊接B. 铆接C. 螺栓连接D. 胶粘连接答案:C3. 在网架结构施工中,下列哪项不是施工质量控制的关键点?A. 材料质量B. 连接质量C. 施工速度D. 安全措施答案:C4. 网架结构施工中,下列哪项不是施工前的准备工作?A. 施工方案的编制B. 施工图纸的审核C. 施工人员的培训D. 施工设备的采购答案:D5. 网架结构施工完成后,下列哪项不是验收的内容?A. 结构尺寸B. 连接质量C. 施工进度D. 安全性能答案:C二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 网架结构施工中,以下哪些因素会影响施工质量?A. 施工环境B. 施工人员技能C. 施工设备精度D. 施工图纸的准确性答案:A、B、C、D2. 网架结构施工中,以下哪些措施可以提高施工效率?A. 优化施工方案B. 采用先进的施工设备C. 加强施工人员培训D. 延长施工时间答案:A、B、C3. 网架结构施工中,以下哪些措施可以提高结构的稳定性?A. 增加结构的跨度B. 增加结构的刚度C. 采用高强度材料D. 优化结构设计答案:B、C、D4. 网架结构施工中,以下哪些是施工安全控制的内容?A. 施工人员安全教育B. 施工设备的安全检查C. 施工环境的安全评估D. 施工进度的控制答案:A、B、C5. 网架结构施工中,以下哪些是施工质量验收的标准?A. 结构尺寸符合设计要求B. 连接质量达到标准C. 施工材料符合规范D. 施工进度符合计划答案:A、B、C三、判断题(每题2分,共10分)1. 网架结构施工中,材料的浪费是不可避免的。
(错误)2. 网架结构施工中,螺栓连接是最常见的连接方式。
(正确)3. 网架结构施工完成后,不需要进行验收。
网架结构概述一、网架与网壳(1)网架是按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的平板形或微曲形空间杆系结构,主要承受整体弯曲内力。
(2)网壳是按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的曲面状空间杆系结构或梁系结构,主要承受整体薄膜内力。
二、常见网架的网格形式(1)交叉桁架体系主要有图10-1~图10-4四种网格形式。
(2)四角锥体系主要有图10-5~图10-8四种网格形式。
图10-1 两向正交正放网架图10-2 两向正交斜放网架图10-3 两向斜交斜放网架图10-4 三向网架图10-5 正放四角锥网架图10-6 正放抽空四角锥网架图10-7 斜放四角锥网架图10-8 棋盘形四角锥网架三、常见网壳的网格形式(1)单层圆柱面网壳网格主要有图10-9~图10-12四种网格形式。
(2)单层球面网壳主要有图10-13~图10-16四种网格形式。
图10-9 单向斜杆正交正放网格图10-10 交叉斜杆正交正放网格图10-11 联方网格图10-12 三向网格图10-13 肋环形网格图10-14 肋环斜杆形网格图10-15 三向网格图10-16 扇形三向网格四、杆件与节点1.杆件网架的杆件可采用普通型钢或薄壁型钢。
管材宜采用高频焊管或无缝钢管。
2.节点网架的节点可分为螺栓球节点、焊接空心球节点和支座节点等。
目前,大多数的网架采用螺栓球节点和焊接空心球节点。
(1)螺栓球节点。
螺栓球节点是通过螺栓将管形截面杆件与钢球连接起来的节点,一般由高强度螺栓、钢球等零件组成,如图10-17所示。
图10-17 螺栓球节点1—钢球;2—高强度螺栓;3—套筒;4—紧固螺栓;5—锥头;6—封板(2)焊接空心球节点。
焊接空心球是由两个压制的半球焊接而成的。
其可分为加肋空心球和不加肋空心球两种。
这种节点形式构造简单、受力明确,但是节点的用钢量较大,是螺栓球节点的两倍,现场焊接工作量大,而且仰焊、立焊占很大比重。
(3)支座节点。
网架结构通过支座支撑于柱顶或梁上。
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1、屋盖结构主要组成部分是哪些?它们的作用是什么?A、屋架:支撑于柱或托架,承受屋面板或檩条传来的荷载;b、天窗:屋架跨度较大时,为了采光和通风的需要;C、支撑系统:用于增强屋架的侧向刚度,传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。
1.2、屋盖结构中有哪些支撑系统?支撑的作用是什么?(1)a、上弦横向水平支撑b、下弦横向水平支撑c、上弦纵向水平支撑d、下弦纵向水平支撑e、垂直支撑f、系杆(2)a、保证结构的空间整体性b、为弦杆提供适当的侧向支撑点c、承担并传递水平荷载d、保证结构安装时的稳定与方1.3、如何区分刚性系杆和柔性系杆?哪些位置需要设置刚性系杆?答:(1)刚性系杆:能承受压力,柔性系杆:只能承受拉力(2)上弦平面内檩条和大型屋面板可起到刚性系杆作用,因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置系杆,当屋架横向支撑设置在第二柱间时所有系杆均为刚性系杆。
1.4实腹式和格构式檩条各适用于哪种情况?其优缺点是什么?答:(1)实腹式檩条常用于跨度为3~6m的情况,构造简单,制造及安装方便(2)桁架式檩条用于跨度较大(〉6m)的情况,分为三种形式:A、平面桁架式檩条,受力明确,用料省,但侧向刚度较差,必须设置拉条;B、T形桁架式檩条,整体性差,应沿跨度全长设置钢箍;C、空间桁架式檩条,刚度好,承载力大,不必设置拉条,安装方便,但是构造复杂,适用跨度和荷载较大的情况1.5为什么檩条要布置拉条?答:为了给檩条提供侧向支撑,减小檩条沿屋面坡度方向的跨度,除了侧向刚度较大的空间桁架式和T形桁架式檩条外,在实腹式檩条和平面桁架式檩条之间设置拉条。
1。
6三角形、梯形、平行弦桁架各适用于哪些屋盖体系?答:(1)三角形屋架:屋面坡度较大的有檩屋盖结构或中小跨度的轻型屋面结构(2)梯形屋架:用于屋面坡度较小的屋盖结构、工业厂房屋盖结构最常用形式(3)矩形屋架:用于托架或支撑体系中(4)曲拱屋架:用于有特殊要求的房屋中1。
7屋架的腹杆有哪些体系?各有什么特征?答:(1)三角形腹杆:单斜杆式,长杆受拉,短杆受压,经济;人字式,腹杆数少,节点少,构造简单;芬克式,腹杆受力合理,可分开运输。
2.10 网架支座节点支座节点应力求构造简单,传力明确,安全可靠,且尽量符合计算假定,以避免网架的实际内力和变形与计算值存在较大的差异而危及结构的安全。
应根据网架的类型,跨度的大小,作用荷载情况,网架杆件截面形状以及加工制造方法和施工安装方法等,选用适当型式的支座节点。
支座节点通常有平板支座、弧形支座、球铰支座和橡胶支座等。
根据受力状态,网架的支座节点一般分为压力支座节点和拉力支座节点两大类。
1.平板压力支座节点平板压力支座节点与平面桁架的支座节点相似。
节点构造简单,加工方便。
由十字型节点板及一块底板组成,用钢量省。
但支座底板下压应力分布不均匀,与计算中铰接的假定相差较大,只适用较小跨度(L 2≤40m)的网架。
底板上的锚栓孔可做成椭圆孔,以利于安装。
2.单面弧形压力支座节点由平板压力支座改进而来。
在支座底板和支承面顶板间设置用铸钢或厚钢板加工成的弧形垫块而成。
支座可产生微量转动和微量移动(线位移),且支座底板下的压力分布也较均匀。
(1) 弧形板中央截面(支承中心处)高度hc :R —支座垂直反力设计值;f —弧形板所用钢材的抗弯强度设计值。
第二章网架结构§2.10 网架的支座节点单面弧形支座节点与计算简图比较接近,适用于周边支承的中、小跨度网架。
支承弧形板的构造与计算要求如下:3,504c Rb h mmlf ≥且不宜小于(2)弧形板圆弧面半径r :(3)弧形板的边端高度h b 通常宜不小于15mm 。
(4)弧形板平面尺寸应满足局部承压强度要求。
lfR r 225≥3.双面弧形压力支座节点又称为摇摆支座,它是在支座板与柱顶板之间,设置一个上下均为圆弧曲面的铸钢件,在铸钢件两侧,都有从支座板和柱顶板伸出的带椭圆孔的厚钢板,采用粗螺栓(直径不宜小于30mm)将三者联结为整体。
支座节点基本上既能自由伸缩又能自由转动,比较符合不动圆柱铰支承的假定。
双面弧形压力支座节点适用于跨度大、支承网架的柱子或墙体的刚度较大,周边支承约束较强,温度应力影响也较显著的大型网架。
网架结构形式
有11种形式的网架结构在我国得到不同程度的应用,下面从构成和特点两方面对这11种形式的网架加以介绍。
一、交叉桁架体系网架
第一大类是由两组或三组平面桁架组成的网架结构,称之为交叉桁架体系网架(如图)。
这是一种最简单的,也是最早得到采用的网架结构形式之一。
它是在交叉梁的基础上发展而来和演变而来。
这类网架的上、下弦杆等长。
腹杆一般可设计为“拉杆体系”,即长杆(斜杆)受拉,短杆(竖杆)受压,斜杆与弦杆夹角宜在40度到60度之间。
其中,竖杆为各组平面桁架所共用。
这类网架常用的有2种形式。
其中交叉桁架体系又分为:两向网架和三向网架。
二、三角锥体系网架
第二大类适合于正方形、矩形、三角形、梯形、六边形、八边形和圆形等平面形状的建筑。
其中分为:三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。
三、四角锥体系网架
第三大类是由四角椎体组成的网架结构,有五种形式,分别是:正方四角锥网架、正方抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架和星型形四角锥网架。
四、六角锥体系网架
第四大类是由六角锥体(七面体)组成的网架结构,称为六角锥体系网架。
它的基本单位元为6根弦杆,6根弦杆构成的六角锥体(可
倒置或正置)。
这类网架的一种主要形式即为六角锥网架。